基于校企合作基地的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)模式改革研究

于 干，周紅志，王 浩

（1.阜陽(yáng)師范大學(xué) 信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng)，236041；2.阜陽(yáng)師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng)，236037）

近年來(lái)，隨著無(wú)人駕駛、智能語(yǔ)音、圖像識(shí)別等技術(shù)的高速發(fā)展，以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展[1-2]，人工智能技術(shù)成功跨越科學(xué)與應(yīng)用之間的“技術(shù)鴻溝”，被提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，成為推動(dòng)新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的重要驅(qū)動(dòng)力。與此同時(shí)，全國(guó)高校正在開(kāi)啟一輪設(shè)立人工智能學(xué)科的熱潮[3]。在國(guó)家人工智能戰(zhàn)略規(guī)劃的指導(dǎo)下，全國(guó)各地多所名校申辦成立了人工智能學(xué)院、研究院，包括：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、上海交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)、南京大學(xué)、天津大學(xué)、中山大學(xué)等[4-5]。

筆者所在學(xué)校目前計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中理論教學(xué)偏多，專業(yè)師資力量不足、師資隊(duì)伍與教學(xué)水平亟待升級(jí)、實(shí)訓(xùn)體系不完善、教學(xué)體系及教材和課程網(wǎng)絡(luò)資源缺乏，導(dǎo)致該專業(yè)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力不強(qiáng)，就業(yè)形勢(shì)不好。近年來(lái)，為改善專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，學(xué)校鼓勵(lì)院系專業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革，提倡在原有專業(yè)基礎(chǔ)上拓寬專業(yè)教育內(nèi)容，鼓勵(lì)通過(guò)校企合作模式，探索專業(yè)培養(yǎng)新模式[6]。

鑒于上述原因，經(jīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)所在系認(rèn)真研究，決定以學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為對(duì)象，面向科學(xué)前沿、行業(yè)產(chǎn)業(yè)和區(qū)域發(fā)展，依托“政-產(chǎn)-學(xué)-研-創(chuàng)”五位一體的校企合作模式，秉持“產(chǎn)教融合、合作分享，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、戰(zhàn)略共贏”的原則[7]，與科大訊飛股份有限公司共建了人工智能校企合作基地，研發(fā)出人工智能學(xué)習(xí)平臺(tái)，建設(shè)完成了雙師型師資團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新了人才培養(yǎng)模式。在專業(yè)原有培養(yǎng)內(nèi)容基礎(chǔ)上拓寬人工智能方面的教育內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了人工智能與計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的交叉融合，形成“計(jì)算機(jī)+人工智能”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，學(xué)生的動(dòng)手能力得到了顯著提高，為學(xué)校培養(yǎng)更多高素質(zhì)應(yīng)用型人才，提升學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力[8-9]。

2 校企合作基地介紹

2.1 合作模式

學(xué)校以就業(yè)為導(dǎo)向，通過(guò)校企合作方式建立了人工智能校企合作基地，開(kāi)創(chuàng)了“計(jì)算機(jī)+人工智能”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，深化“產(chǎn)教融合、校企合作”，積極依托科大訊飛豐富產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)與專業(yè)技術(shù)能力，面向?qū)W生提供人工智能專業(yè)教學(xué)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“實(shí)踐化、智能化、個(gè)性化”的創(chuàng)新教學(xué)理念，發(fā)揮了人工智能實(shí)驗(yàn)室對(duì)于開(kāi)展專業(yè)共建、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、教師能力發(fā)展與科研創(chuàng)新工作的全面支撐功能[10]。雙方圍繞人工智能實(shí)踐課程體系和職業(yè)場(chǎng)景共建人工智能學(xué)習(xí)平臺(tái)、人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、人工智能創(chuàng)新平臺(tái)等。人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)室包含實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的環(huán)境及空間建設(shè)、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)資源等軟硬件設(shè)施。

校企雙方采用“雙主體”模式，圍繞人工智能發(fā)展主線，共同培養(yǎng)全日制本科學(xué)生[11-12]。校方主要負(fù)責(zé)提供教學(xué)場(chǎng)地、工作生活基礎(chǔ)設(shè)施、公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)以及學(xué)生管理。企業(yè)負(fù)責(zé)提供人工智能專業(yè)課教學(xué)、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)條件、人才培養(yǎng)資源平臺(tái)。2015～2018年學(xué)校共投入175萬(wàn)元建成完成135m2集軟硬件資源于一體的人工智實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心。

2.2 建設(shè)內(nèi)容

人工智能實(shí)驗(yàn)室及科研平臺(tái)主要建設(shè)內(nèi)容包括五部分。1）人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)：主要用于日常課程教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。通過(guò)對(duì)設(shè)定好教學(xué)目標(biāo)的具體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，編譯代碼，最終生成計(jì)算結(jié)果。2）人工智能能力平臺(tái)建設(shè)：主要提供核心的封裝后的人工智能能力，主要用于教師在教科研方面的需求。3）人工智能實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)：支撐人工智能實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目資源、數(shù)據(jù)資源、配套教學(xué)資源（教學(xué)大綱、課件、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等）。4）智能硬件配套資源建設(shè)：智能硬件的設(shè)計(jì)是為了滿足人工智能實(shí)驗(yàn)的需求，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)基于訊飛人工智能領(lǐng)域能力，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋的技術(shù)知識(shí)點(diǎn)能夠與目前人工智能人才的技能需求貼合，主要包括機(jī)器人及智能家居套件資源。5）人工智能實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)：為創(chuàng)造一所良好的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，把實(shí)驗(yàn)室分為三個(gè)區(qū)域，具體為智能應(yīng)用體驗(yàn)區(qū)、實(shí)踐教學(xué)區(qū)以及實(shí)驗(yàn)室宣傳展示區(qū)。實(shí)驗(yàn)室宣傳展示區(qū)將當(dāng)前市場(chǎng)上主流的AI系列產(chǎn)品，包括智能家居、智能玩具、智能穿戴以及其他一些在生活中的人工智能產(chǎn)品，通過(guò)這些產(chǎn)品來(lái)讓學(xué)生切身實(shí)際的感受到人工智能當(dāng)前技術(shù)的具體應(yīng)用。

總體架構(gòu)覆蓋軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)資源、平臺(tái)服務(wù)組件以及硬件集群。軟件平臺(tái)為人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和AI能力平臺(tái)，人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)負(fù)責(zé)管理各類實(shí)驗(yàn)資源、在線實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等主要在線實(shí)驗(yàn)功能。AI能力平臺(tái)提供了若干AI能力模型供使用者調(diào)用，能力主要有：語(yǔ)音類、圖像識(shí)別類等。硬件平臺(tái)為機(jī)器人開(kāi)發(fā)板套件和智能人機(jī)交互套件，主要提供一組硬件平臺(tái)支撐軟件功能的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)資源主要覆蓋目前大數(shù)據(jù)、人工智能相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)驗(yàn)資源，包含實(shí)驗(yàn)源碼、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)等。

3 依托校企合作基地培養(yǎng)創(chuàng)新人才

3.1 改革教學(xué)體系

學(xué)校以計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為對(duì)象，重點(diǎn)在專業(yè)基礎(chǔ)上拓寬教育內(nèi)容，形成“計(jì)算機(jī)+人工智能”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，形成以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)為核心，行業(yè)應(yīng)用為載體的綜合教學(xué)體系。為了保證人才培養(yǎng)目標(biāo)的順利完成，確保培養(yǎng)的“計(jì)算機(jī)+人工智能”應(yīng)用人才符合行業(yè)和產(chǎn)業(yè)需求，人才培養(yǎng)主要分為三個(gè)階段：1）基礎(chǔ)階段主要是了解計(jì)算機(jī)及AI相關(guān)的數(shù)理相關(guān)知識(shí)及應(yīng)用、培養(yǎng)編程基礎(chǔ)，具備一定AI思維。該階段注重培養(yǎng)學(xué)生的思維和編程感覺(jué)的培養(yǎng)；2）崗位技能階段主要培養(yǎng)軟件工程意識(shí)及崗位技能、能夠利用大數(shù)據(jù)工具進(jìn)行大數(shù)據(jù)的分析處理、能夠利用AI工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及模型應(yīng)用。該階段注重培養(yǎng)學(xué)生的文檔閱讀能力和設(shè)計(jì)能力；3）綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)階段主要是培養(yǎng)學(xué)生的軟件及AI工具在項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)中的經(jīng)驗(yàn)，該階段會(huì)涉及幾個(gè)種類的項(xiàng)目，主要分為語(yǔ)音識(shí)別、預(yù)測(cè)類、個(gè)性化類、模式識(shí)別、決策類等行業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目。該階段注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和工程意識(shí)。

3.2 人才培養(yǎng)目標(biāo)

具有一定的AI數(shù)理基礎(chǔ)；能夠使用Python解決基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算問(wèn)題；能夠結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及標(biāo)注；熟悉并能使用常見(jiàn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法解決簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)、分類問(wèn)題；熟悉深度學(xué)習(xí)常見(jiàn)的模型及其原理；熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)原理，能夠解決數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用中的問(wèn)題；能夠使用AI行業(yè)工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；能夠熟練使用TensorFlow完成深度學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建；具備AI項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)；能夠從事智能軟件的開(kāi)發(fā)、人工智能技術(shù)應(yīng)用工程師、Python開(kāi)發(fā)工程師、數(shù)據(jù)分析工程師、人工智能運(yùn)維工程師等。

3.3 改革教學(xué)內(nèi)容及方法

圍繞人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)特點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用SPOC、虛擬化、人工智能等技術(shù)，推進(jìn)人工智能人才培養(yǎng)信息化資源整合共享和開(kāi)發(fā)利用，強(qiáng)化信息化技術(shù)與教學(xué)深入融合，改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段。

在線智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)。學(xué)校與企業(yè)建設(shè)完成的在線智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，包含在線教學(xué)與資源云服務(wù)平臺(tái)、在線作業(yè)與學(xué)習(xí)質(zhì)量評(píng)測(cè)平臺(tái)、學(xué)習(xí)行為管理分析平臺(tái)、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目庫(kù)平臺(tái)、高校學(xué)生實(shí)習(xí)就業(yè)平臺(tái)等。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了底層的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)路徑推薦引擎，為個(gè)性化學(xué)習(xí)提供實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。平臺(tái)采取引導(dǎo)式在線編程資源設(shè)計(jì)，通過(guò)游戲化設(shè)計(jì)模式讓編程入門(mén)更輕松、學(xué)習(xí)過(guò)程可跟蹤、學(xué)習(xí)進(jìn)度更自由，同時(shí)平臺(tái)整合IDE插件編程環(huán)境+代碼云的智能分析，讓學(xué)習(xí)者可以線上線下自由切換，即保證了線上數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，又保證了線下開(kāi)發(fā)IDE使用的熟練性，為了幫助學(xué)習(xí)者明確自己的學(xué)習(xí)路徑及時(shí)掌握自身的學(xué)習(xí)進(jìn)度，平臺(tái)提供可視化成長(zhǎng)地圖，讓學(xué)習(xí)者更有目標(biāo)和動(dòng)力。

全面精心設(shè)計(jì)的項(xiàng)目資源庫(kù)。為了在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生能夠接觸到真實(shí)的項(xiàng)目，深入了解真正的項(xiàng)目流程，校企雙方建成了豐富的資源庫(kù)項(xiàng)目，資源庫(kù)項(xiàng)目涉及電信、金融、教育等十多個(gè)行業(yè)50多條業(yè)務(wù)線的真實(shí)案例，這些案例不僅包含最新的技術(shù)應(yīng)用、行業(yè)的知識(shí)特點(diǎn)，而且是按照最新學(xué)習(xí)科學(xué)成果指導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分別從知識(shí)應(yīng)用、代碼編寫(xiě)能力、需求理解能力、設(shè)計(jì)分析能力、溝通與協(xié)調(diào)、團(tuán)隊(duì)合作等多個(gè)維度進(jìn)行了分層設(shè)計(jì)和組織，通過(guò)迭代貫穿的方式推進(jìn)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)以完整的企業(yè)項(xiàng)目流程和質(zhì)量要求讓學(xué)生熟悉企業(yè)開(kāi)發(fā)模式及規(guī)范，通過(guò)全方位的實(shí)施與評(píng)價(jià)工具以確保實(shí)施的預(yù)期效果得到落地。

結(jié)合產(chǎn)業(yè)人才需求，實(shí)踐教學(xué)資源課程體系按基礎(chǔ)課、專業(yè)核心課、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)課程建立，根據(jù)不同專業(yè)方向的培養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)置學(xué)時(shí)學(xué)分，同時(shí)在不同學(xué)年學(xué)期安排相應(yīng)類型的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)、綜合案例實(shí)驗(yàn)，課程資源如圖1。

圖1 人工智能課程實(shí)驗(yàn)資源

3.4 組建雙師型師資隊(duì)伍

校企雙方按照人工智能+計(jì)算機(jī)學(xué)科專業(yè)群和辦學(xué)規(guī)模發(fā)展的需要，共同建設(shè)了一支校企混編的師資隊(duì)伍。雙方根據(jù)專業(yè)建設(shè)、課程教學(xué)、學(xué)生管理的需要，由企業(yè)派駐工程師與學(xué)校一起共同組成雙師型師資團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)相關(guān)專業(yè)的課程的建設(shè)和學(xué)生的培養(yǎng)。根據(jù)專業(yè)教學(xué)任務(wù)需求，企業(yè)需配備足夠數(shù)量的教師。在教學(xué)育人方面，校方主要負(fù)責(zé)人工智能公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)，企業(yè)主要負(fù)責(zé)人工智能專業(yè)課、專業(yè)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)，具體課程性質(zhì)認(rèn)定與教學(xué)責(zé)任分配以雙方合作制定的人才培養(yǎng)方案為依據(jù)。

4 人才培養(yǎng)成效

人工智能校企合作基地通過(guò)教學(xué)終端以及計(jì)算資源滿足50名學(xué)生并發(fā)教學(xué)，以實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)為載體，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涵蓋人工智能、智能硬件、大數(shù)據(jù)三大功能實(shí)驗(yàn)方向。契合專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，遵循教學(xué)規(guī)律，形成完整的實(shí)驗(yàn)中心解決方案，從而激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿，轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，為學(xué)院的實(shí)踐教學(xué)、專業(yè)競(jìng)賽指導(dǎo)以及雙創(chuàng)育人服務(wù)提供良好的技術(shù)支撐環(huán)境，成效顯著。近三年來(lái)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)老師立項(xiàng)省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心項(xiàng)目1項(xiàng)、省級(jí)質(zhì)量工程研究項(xiàng)目5項(xiàng)，主持省級(jí)自然科學(xué)一般及重點(diǎn)項(xiàng)目、校級(jí)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目共計(jì)6項(xiàng)，發(fā)表專業(yè)教學(xué)研究論文10多篇，出版教材及專著3篇，自編教學(xué)講義8篇，在核心期刊發(fā)表科研論文20多篇。

近三年來(lái)，指導(dǎo)的學(xué)生參加全國(guó)智能機(jī)器大賽、藍(lán)橋杯軟件設(shè)計(jì)大賽、軟件工程師競(jìng)賽等多項(xiàng)賽事，取得優(yōu)異成績(jī)。大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目立項(xiàng)3項(xiàng)，校級(jí)優(yōu)秀畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))30篇。通過(guò)對(duì)2017、2018屆學(xué)生就業(yè)形勢(shì)調(diào)查，目前本屆學(xué)生就業(yè)形勢(shì)較好，受聘企業(yè)普遍反映學(xué)生專業(yè)能力較強(qiáng)，目前這兩屆畢業(yè)生就業(yè)薪資在平均薪資、薪資分布區(qū)間兩方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在安徽所有二三本院校中排名靠前，基本達(dá)到一本院校平均薪資水平。學(xué)校2019屆畢業(yè)生目前就業(yè)率達(dá)50%以上。

5 小結(jié)

校企合作基地的建成，將人工智能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展、行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的最新要求引入到計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程，完善教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)體系，建成滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，打通產(chǎn)學(xué)“最后一學(xué)里”。有效解決目前學(xué)校人工智能學(xué)科建設(shè)資源短缺現(xiàn)狀，通過(guò)產(chǎn)教融合培養(yǎng)人工智能應(yīng)用型工程師。通過(guò)AI能力平臺(tái)及深度學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)，學(xué)校的人工智能科研與創(chuàng)新體系能力顯著提升。為師生承接人工智能領(lǐng)域縱向課題、橫向課題提供有力保障。學(xué)校將繼續(xù)加大基地建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入，力爭(zhēng)將人工智能校企合作基地建設(shè)成阜陽(yáng)市乃至安徽省人工智能領(lǐng)域?qū)W科獨(dú)具特色的人工智能人才培養(yǎng)基地、人工智能創(chuàng)新應(yīng)用中心。